11 月，内蒙古已进入冬季。在阿拉善盟乌兰布和沙漠的重庆交通大学沙漠化土壤研究试验田，草木枯黄，蔬菜水果丰收，连活泼的兔子、田鼠也不见了，一切似乎都沉寂了。田野里的生命会随着寒冷的冬天而死去吗？不，它们正被各种各样的采集器监控着，“嗅吸”成涓涓细流的“数据流”，实时反馈到沙漠实验室的数据中心。

“但现在我们不知道冬天怀孕的时候，肚子里怀孕的时候是什么样子了。”重庆交通大学沙漠化研究小组成员蒋雪娇说，他们的沙漠化技术不仅是“黑色技术”，也是“高科技”。随着腾讯重庆交通大学沙漠生态研究联合实验室的成立，一套基于边缘数据中心的智能农业解决方案诞生，改变了传统的研究模式，帮助他们研究沙漠和绿洲背后的“秘密”。

1.7 万亩沙漠变绿了

还有很多未解之谜

“内蒙古冬天来得早，地里的一些辣椒和西瓜还没收获就冻僵了。”11 月 10 日，重庆交通大学沙漠化土壤研究小组组长易志坚教授说，11 月 10 日，带记者在乌兰布沙漠试验场查看沙地上的各种农作物。西瓜被霜打后依然鲜红；白萝卜被拔起，生吃时依然香甜酥脆；花椒的“二井条”被风吹干，但依然充满辛辣味道

这是易志坚教授研究团队经过 10 年的研究实践创造的“生态奇迹”。易志坚团队从植物中提取出纤维粘合剂，放入沙子中，加入适量的水，使沙子具有生态和力学性能，具有保水性，实现“土”。

经过重庆多年的实践，2016 年，这支队伍来到乌兰布和沙漠进行小试验，成功“改造”了一片约 25 亩的绿洲。2017 年，试点基地完成沙漠土壤和绿化约 4000 亩。2018 年，面积扩大到 6000 亩。生态修复的足迹也扩大到新疆和田—塔克拉玛干沙漠、川西若尔盖沙地草原、西沙岛礁，甚至中东和撒哈拉沙漠。到 2020 年 10 月，易志坚课题组已完成生态修复建设 1.7 万亩。“沙化土”的成本远低于我国各省市的土地复垦成本。平均用水量不到 400 m3/ 亩，低于以色列滴灌技术的 550 m3/ 亩节水定额。

“从一开始验证植物是否能在土壤后生长，到进行大规模试验，扩大我们植物的种植面积，选择和研究优势植物。随后我们发现，沙漠植物生长旺盛，产量高，而且产品非常美味易志坚说，这让他们觉得实施沙漠化不仅可以进行生态修复，还可以让当地富裕起来。同时，他们还发现，在沙漠绿化过程中，还有许多“未解之谜”需要研究。

“我们发现，沙漠种植的植物产量和质量都高于当地传统农田，根系特别发达。”易志坚说，去年内蒙古高粱产量最高，亩产 932 公斤，平均亩产 789 公斤，而 2017 年中国最高的平均亩产为 324 公斤。研究小组得出结论，除了沙土经过水土保持后，沙漠比土壤疏松，根系生长在土层下没有较大阻力也是一个重要原因，发达的根系能更充分地吸收养分和水分，加上日照时间长，昼夜温差大，作物产量和品质均高于传统农田。

但是沙漠农业如何才能以最少的资源投入获得最好的产出呢？哪些作物适合在沙漠气候条件和土壤特性下种植？沙漠地区大面积发展农业后，会对气候、温湿度指标、生态、环境、人类活动等产生怎样的影响？

为了进一步巩固和扩大生物多样性的研究成果，迫切需要解决这些尚未解决的谜团。

大量的数据处理成为研究的难点

智能农业使研究不再 " 依靠天堂吃饭。

为了探索适合沙漠地区低耗、高产、绿色的种植方法，我们需要研究农作物的产量，找出受影响的原因和影响。" 法国里昂国家应用科学研究所微生物学博士蒋学娇两年前在重庆交通大学教书后应邀加入研究小组，研究表面微生物的情况。结果，她和在同一所学校学习人工智能的丈夫方勇成为一名团队同事，并试图利用人工智能帮助这项研究。

这是我们自己研发的野外植物表型采集系统机器人，它配备了激光雷达、双目相机等设备，能够检测和分析野外的水果、病虫害、株高等。该机器人与无人机携带的高光谱成像系统一起，可以采集作物果实、病虫害、株高、出苗率等数据。这种数据量大而多样，处理是一个主要的困难。" 在过去，他使用深度学习框架进行目标检测，而在他自己的计算机上，当数据集超过 800 MB 时，程序运行了三天，但仍然没有结果。如果你处理 1T 图片，可能需要几个月甚至几年。

当我们了解到教授团队的需求时，我们决定部署一个边缘计算中心，以满足大规模数据计算和深入学习模型培训的需求。" 腾讯云数据中心高级架构师、沙漠项目和奈诺边缘内阁经理刘灵峰表示，从 2018 年开始接触，再到腾讯和重庆交通大学于 2019 年 10 月建立沙漠生态研究联合实验室，基于边缘数据中心的智能农业解决方案已成为第一个合作主题。

传统农业靠天吃饭，决策主要靠积累经验，在当代气候变化中不再适合照搬。"刘灵峰说：" 他们制定了一套智能农业方案，能够在内蒙古 6000 多亩实验基地上部署数万传感器，收集土壤条件、气候条件、水分条件、植物生长等环境和视觉数据，形成一个相对强大的数据网络。未来，当我们看到沙漠农业时，我们将不再看到一块荒地或绿色农田。" 但一个又一个的数据点，结合这些数据点的分析，可以对我国的农业生产进行科学的、基于证据的指导。

采集数据的实时传输

一切都取决于这个坚持沙漠的 "宝贝"。

如果需要在 6000 多亩实验基地部署数万个传感器，每年将产生大约 150 万包和 50 P 以上的数据存储。如何确保这些数据的收集、存储和处理，使科研团队能够方便、快速地使用这些数据。在刘凌峰的领导下，组建了一个 20 多人的技术研发团队。

在实验基地办公区的空地上，有一个 2 米高、1.2 米宽的纳米边缘柜，就像她目前怀孕的刘凌峰的另一个婴儿一样。这是我们为极端沙漠环境建造的数据中心产品，性能提高了 50%，可靠性提高了 50%，同时制冷系统的能耗降低了 69%。

这个纳米边缘集成柜是中国第一个自然冷却的单机柜数据中心。腾讯云数据中心的设计师韩彭瑞说，它是整个边缘数据中心的核心，负责数据的接收、存储和处理。它的计算能力可以同时支持多达 5120 个虚拟核，即一台计算机要花四个月的时间来完成工作量，在纳米机柜里只需一个小时就可以完成相同规模的科研计算，效率可以提高 2000 多倍。而且没有必要让专业人士观看，也需要抵御沙漠的沙尘和冬季的寒冷。

过去，在现场收集数据后，我们用硬盘把数据复制回重庆进行研究。"蒋学角说，既然数据可以直接在柜子里处理，上传到云中，就可以掌握各种实时数据，在重庆进行研究。" 过去，我们依靠经验总结，但现在我们有了数据支持，研究时间大大缩短了。

乌兰布和一亿吨沙子每年都流入黄河。目前乌兰河沙漠治理的重点是防止沙漠向东侵蚀，进入黄河；二是控制附近矿山的沙漠化。阿拉善盟发改委主任罗志铁表示，他们同意易志坚团队的研究，并考虑在乌海治理中引用这一研究结果。

易志坚说，他们现在正在与沙漠赛跑，以每年 50,000 至 70,000 平方公里的速度扩张，相当于每年消失两个海南岛。我国有 173 万平方公里的沙地。若采用沙漠土法将其恢复到 1%，则为 2600 万亩，有助于解决我国西北地区沙漠化严重、土地利用率低的问题。在技术产业化方面，他始终保持着科研人员的严谨性。他说，今后三年，他们的土壤技术推广领域将得到很大改善，但仍处于试验推广阶段，他们将进一步研究和积累数据，为大规模工业推广奠定坚实的基础。